L’espace entre les deux: la stratosphère

Nous avons des avions et des drones dans notre espace aérien et des satellites dans l’espace, mais qu’en est-il de l’espace entre les deux: la stratosphère?

Il existe des plates-formes, telles que des dirigeables, des ballons et des plates-formes à voilure fixe à haute altitude et longue endurance (HALE) qui peuvent reproduire des fonctions désormais exécutées par des drones ou des satellites d’une manière plus techniquement et commercialement viable.

Les drones commerciaux opèrent dans notre espace aérien à moins de 400 pieds. Les avions commerciaux volent entre 9 et 12 km (30 000 à 39 000 pieds). Satellites opèrent en orbite terrestre basse (LEO, 500-1200 km), en orbite terrestre moyenne (MEO, 2000-36 000 km) et en orbite terrestre géostationnaire (GEO, 36 000 km).

Mais qu’en est-il du vaste espace entre notre espace aérien et LEO? Les quelque 488 km d’espace connus sous le nom de stratosphère sont, à l’heure actuelle, largement inhabités et sous-utilisés.

Le problème

Imaginez si une plate-forme veut flâner sur un seul point de la Terre pendant une longue période, soit pour maintenir la conscience de la situation et une surveillance cohérente sur une zone d’intérêt, soit pour maintenir les communications. Par exemple, après une catastrophe naturelle, il serait inestimable et sauver des vies d’avoir des yeux, des oreilles et une voix dans le ciel pour surveiller et aider les affligés. Ou que se passerait-il si la plate-forme était en mesure de surveiller une catastrophe naturelle avant qu’elle ne touche terre pour collecter de meilleures données sur la taille, l’emplacement et la trajectoire de la tempête?

La surveillance de vastes régions maritimes et des frontières, l’identification des objets d’intérêt et la surveillance des événements, y compris les tempêtes, les incendies et les catastrophes environnementales, pour le compte des premiers intervenants et l’application de la loi, sont d’autres raisons pour lesquelles il pourrait être avantageux d’avoir une vidéo du ciel en temps réel persistante. agences.

Un autre exemple pourrait être la connectivité Internet mondiale. Si les plates-formes s’imbriquent et se parlent, elles pourraient connecter le monde ci-dessous d’une manière beaucoup plus efficace et efficiente que les câbles à fibres optiques au sol. Il pourrait surveiller nos océans ou protéger les personnes vulnérables de l’exploitation. Et les applications militaires, de renseignement et gouvernementales potentielles sont évidentes et substantielles.

Bref, les applications sont abondantes et le marché potentiel de ce type de plateforme massif.

Solutions existantes possibles

À l’heure actuelle, les plates-formes aéroportées existantes sont des drones et des avions, et les plates-formes spatiales existantes sont des satellites. Chaque plate-forme présente divers avantages, mais aucun n’est optimisé pour la plupart des missions décrites ci-dessus et, par conséquent, ne remplit pas nécessairement ces missions de la manière la plus efficace et la plus efficace.

Drone Quadcopter

  • Pro: pas cher, près du sol
  • Con: ne peut voler qu’en moyenne 30 minutes (sauf si vous utilisez l’US-1 d’Impossible Aerospace qui a plus de deux heures de vol), a besoin d’accéder au sol en dessous, un petit champ de vision de 400 pieds, peut être facilement détecté

Crédits image: Impossible Aerospace

Avion sans équipage

  • Pro: champ de vision plus large à partir de 30000 pieds
  • Con: Peut voler pendant seulement le nombre d’heures de carburant disponible, cher, peut être détecté

Crédits image: alxpin (Ouvre dans une nouvelle fenêtre) / Getty Images

Constellation de satellites LEO

  • Pro: grand champ de vision de 500 à 1200 km
  • Inconvénients: il faudrait des centaines ou des milliers de satellites en orbite pour une couverture mondiale complète, car les orbites de 90 minutes n’ont accès qu’à un seul point de la Terre pendant environ 15 minutes de l’orbite de 90 minutes; en outre, le satellite doit être lancé avec succès à partir d’une fusée, échapper à la vitesse de la Terre et fonctionner pendant des années dans le vide radioactif de l’espace (qui, bien que plus facile et moins cher qu’un satellite GEO, nécessite encore beaucoup d’efforts et de dépenses)

Crédits image: Spire Global

Satellite GEO

  • Pro: couvre un tiers de la Terre
  • Inconvénient: grand (de la taille d’un bus scolaire), cher (plusieurs millions de dollars), prend des années (parfois des décennies) pour concevoir / construire / lancer et ne fournit pas la basse résolution ou la courte latence nécessaire

Crédits image: NASA / Leif Heimbold (Ouvre dans une nouvelle fenêtre) / Wikimedia Commons (Ouvre dans une nouvelle fenêtre) sous CC BY-SA 2.0 (Ouvre dans une nouvelle fenêtre) Licence.

Les solutions ci-dessus sont optimisées pour d’autres types de missions critiques. Par exemple, les drones sont parfaits pour surveiller les cultures ou inspecter l’infrastructure (comme le permet le logiciel Drone Deploy) ou pour fournir des fournitures médicales d’urgence (ce que font Zipline et Google Wing). Les avions télécommandés comme General Atomics MQ-1 Predator ont des applications militaires offensives.

Les constellations de satellites LEO dans l’espace, comme Spire Global, peuvent fournir une surveillance et des prévisions maritimes, aériennes et météorologiques, ou prendre des photos du monde, comme le fait Planet Labs. Enfin, les satellites GEO peuvent également être utilisés pour surveiller la météo, la communication et la surveillance, mais à un niveau élevé, non localisé.

Solutions futures possibles

Il existe une poignée d’entreprises travaillant sur des solutions spécifiquement optimisées pour la mission de flâner sur un seul point. Ces solutions comprennent des ballons, des dirigeables et des plates-formes HALE (haute altitude longue endurance) dans la stratosphère.

des ballons

Crédits image: WorldView

Des entreprises comme Loon, WorldView et WindBorne utilisent les courants d’air dans la stratosphère pour flâner sur un seul point. Leurs plates-formes n’ont aucune propulsion à bord et la structure se compose de deux ballons, d’un ascenseur et d’un ballast. Le ballon élévateur contient de l’hélium ou de l’hydrogène et est scellé avec un matériau spécial recouvert d’UV. Ils utilisent un compresseur pour ajouter ou retirer de l’air du ballon de ballast afin qu’il devienne plus léger ou plus lourd pour faire monter ou descendre le ballon en fonction de la vitesse et de la direction du vent et du courant d’air qu’ils aimeraient utiliser.

  • Pro: Vous ne pouvez pas voir ces ballons depuis le sol à l’œil nu ou avec la plupart des types de systèmes de suivi au sol actuels. Ils sont assez bon marché, peuvent être lancés facilement et peuvent flâner sur une seule zone pendant des jours, voire des mois à la fois.
  • Inconvénients: sans propulsion, les ballons sont difficiles à naviguer à travers des vents stratosphériques intenses, il peut donc être difficile de naviguer avec précision et de garder les ballons sur la zone d’intérêt spécifique. Les ballons ne sont pas récupérables à la fin du vol, bien que lorsque le ballon éclate et retourne sur Terre, vous pourrez peut-être récupérer la charge utile.

Blimps

Crédits image: MR1805 (Ouvre dans une nouvelle fenêtre) / Getty Images

  • Pro: Ils sont assez grands pour pouvoir transporter des charges utiles plus lourdes et fournir plus de puissance à la charge utile. Vous pouvez re-atterrir la plate-forme entière pour réparer ou récupérer la charge utile, et la lancer plusieurs fois.
  • Inconvénients: ils peuvent être vus du sol car ils sont si grands, ce qui les rend vulnérables à l’abattage. Des entreprises comme Sceye et Altaeros utilisent le dirigeable Goodyear avec certaines mises à niveau technologiques. Leurs dirigeables ont une propulsion ou sont attachés au sol en dessous, afin qu’ils puissent mieux contrôler où ils vont, et ils ont amélioré leur peau résistante aux UV et à l’ozone.

HALE à voilure fixe

Des entreprises comme Zenith et Skydweller travaillent sur des plates-formes à voilure fixe à haute altitude et longue endurance (HALE). Ces avions à rapport d’aspect élevé (ce qui signifie des ailes longues mais minces) sont alimentés par la lumière du soleil frappant les panneaux solaires sur les ailes. L’énergie générée peut soit alimenter l’avion et la charge utile, soit être stockée dans les batteries. Par conséquent, si suffisamment d’énergie est générée et stockée pendant la journée pour durer toute la nuit, l’avion peut voler indéfiniment.

  • Pro: Ils peuvent être contrôlés avec précision par un pilote.
  • Inconvénients: ils ont une puissance limitée pour la charge utile, car la majeure partie de la puissance générée est nécessaire pour alimenter l’avion.

* TRL: niveau de préparation technologique

Pour toutes ces plateformes, il y aura des défis supplémentaires dans les domaines de la fabrication et de la gestion de mission. Les plates-formes doivent être fabriquées et lancées à moindre coût, rapidement et de manière fiable. Cela prend du temps et de l’argent. De plus, il y a des questions concernant qui surveillera les plates-formes une fois qu’elles seront dans la stratosphère – l’entreprise qui a construit la plate-forme ou les clients dont la charge utile est détenue par la plate-forme?

Un autre problème auquel seront confrontées les plateformes qui opèrent dans la stratosphère concerne la réglementation de la stratosphère. De toute évidence, l’installation et l’exploitation de plates-formes dans la stratosphère soulèvent un certain nombre de questions réglementaires et juridiques qui devront être résolues.

Je pense qu’il y a assez de place sur ce marché (et certainement dans la stratosphère) pour que toutes ces plateformes réussissent. Ils complètent les plates-formes existantes telles que les drones et les satellites et, pour certaines missions critiques, peuvent être plus efficaces et efficients que leurs homologues qui opèrent dans l’espace aérien ou en LEO / GEO.



Traduit de l’anglais de https://techcrunch.com/2020/04/02/the-space-in-between-the-stratosphere/

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